Елена Кочемировская - 10 гениев, изменивших мир

Установленные закономерности исследователь представил в статье «Наследование, сцепленное с полом, у дрозофил» («Sex Limited Inheritance in Drosophila»), вышедшей в 1910 году в журнале «Science». В этой и еще одной статье, опубликованной через год в том же журнале, Морган убедительно показал, что наследование некоторых признаков связано с полом, а информация о них хранится в конкретных участках хромосом (генах). Собственно говоря, он представил три фундаментальных положения, которые стали базовыми для всего дальнейшего развития генетики. Вот эти положения:

1) гены располагаются в хромосомах;

2) ген, имея четко отведенное место, не может перемещаться ни с одной хромосомы на другую, ни по различным участкам одной хромосомы;

3) существуют признаки, сцепленные с полом, которые проявляются только у мужских особей в связи с отсутствием соответствующего участка на мужской Y-хромосоме.

Морган показал, что каждая хромосома содержит набор еще более крошечных элементов, которые он назвал генами (термин позаимствован у датского физиолога В. Иогансена, который годом ранее прочел в Колумбийском университете серию лекций). Каждому гену соответствует определенное место на определенной хромосоме. Как только эта мысль укрепилась в сознании генетика, он интуитивно почувствовал, что близок к пониманию механизмов наследственности и роли хромосом: «Яйцеклетка каждого вида животного или растения содержит определенное количество телец, называемых хромосомами, – писал ученый. – Такое число хромосом содержится и в мужских половых клетках. Следовательно, когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, она содержит удвоенное число хромосом. Каждой хромосоме, содержащейся в мужской половой клетке, соответствует определенная хромосома в яйцеклетке, то есть две хромосомы каждого типа образуют пару».

Полученные выводы тем более поразительны, что Морган на протяжении многих лет был убежденным противником хромосомной теории наследования. Нужно было обладать большим научным мужеством и непредвзятостью мышления, чтобы отказаться от своих заблуждений, признать правильность взглядов, казавшихся неприемлемыми, и радикально изменить направление исследовательской деятельности.

Собственно говоря, структура и роль хромосом не очень интересовали Моргана, когда он начинал эксперименты с дрозофилами. Потребовалось вырастить и изучить сотни поколений дрозофил, прежде чем профессор и его сотрудники все же поверили сами и убедили других в том, что наследственность связана именно с хромосомами. По сути дела, пока не были обнаружены белоглазые мушки-мутанты и подтвердилось, что дефектный ген располагается на Х-хромосоме, Морган весьма скептически относился к менделевской теории наследования признаков и существования наследственных факторов. Когда же он увидел, что эти «факторы» имеют физическую подоплеку и реальный носитель – ген, менделевская теория предстала в новом свете.

Морган опубликовал свои первые выводы еще в 1910 году, но окончательное подтверждение хромосомной теории наследования было получено в 1913-м американским генетиком, сотрудником Т. Г. Моргана К. Бриджесом, открывшим, что нарушение в распределении половых хромосом сопровождается изменениями в наследовании признаков, сцепленных с полом. В полную же силу его аргументы были изложены в 1915 году, когда Альфред X. Стартевен, Кальвин Б. Бриджес (они присоединились к Моргану в 1912 году) и Герман Дж. Меллер (он вошел в исследовательскую группу в 1914-м) выпустили книгу «Механизмы менделевского наследования», в которой объявили, что наследственность подчиняется вполне определенным законам и ее можно описать точными количественными методами.

Книга «Механизмы менделевского наследования» стала исторической, перевернув представления о передаче наследственной информации и предоставив базис для развития генетики, да и биологии в целом. Последняя превратилась из описательной науки в экспериментальную, построенную на точных расчетах, подобно физике и химии, а анатомия – «королева» биологического знания со времен эпохи Возрождения и до начала XX века – уступила первенство генетике.

К своему удивлению, Морган и его сотрудники отмечали, что гены, расположенные на одной и той же хромосоме, наследовались вместе реже, чем этого можно было ожидать. В большинстве клеток организма имелось по две хромосомы каждого типа, и Морган подозревал, что в паре они могут расщепляться и создавать новые комбинации, тем самым позволяя производить обмен генами. Более того, оказалось, что чем больше расстояние между двумя генами в одной хромосоме, тем больше вероятность разрыва между ними. Если это так, то гены не будут наследоваться вместе. И наоборот, гены, расположенные в хромосоме близко друг от друга, имеют меньше шансов быть разделенными. Уже в 1911 году А. Стертеван осознал, что степенью сцепления двух генов в хромосоме может служить величина линейного расстояния между ними (это расстояние впоследствии было названо сентиморганом в честь Томаса Моргана).

Изучение процесса разрыва хромосом дало возможность составить первые генетические «карты», показав на них относительное расположение генов в хромосоме. Тем самым открывалась дорога к целенаправленному конструированию новых сортов растений и пород животных, к революции в медицине и в сельхозпроизводстве, затем – к раскрытию генетических кодов, к клонированию человека и многому другому, что и сегодня еще не достигнуто, но рано или поздно осуществится.

Профессиональное признание не заставило себя ждать. Томаса Моргана делает своим членом одна академия за другой (в декабре 1923-го – и Академия наук СССР), в конце 20-х он возглавляет Национальную академию наук США. Среди многих наград выдающегося ученого – медаль Дарвина (1924) и медаль Копли Лондонского королевского общества (1939). Он был избран членом Лондонского королевского общества, Национальной академии наук, Американской ассоциации развития науки, Американского философского общества, Генетического общества Америки и Американского общества натуралистов. Университет Джона Хопкинса, университет Кентукки, разумеется, также присвоили Моргану почетные докторские степени. В честь великого генетика назван факультет биологии университета Кентукки, его имя присвоено ежегодной награде Общества генетиков Америки – медали, которая вручается исследователю, сделавшему наибольший вклад в развитие науки. Открытия Томаса Моргана отображены на одной из почтовых марок Швеции (1989), которая входит в серию из восьми марок, посвященных генетикам – нобелевским лауреатам.

Морган проработал в Колумбийском университете почти двадцать четыре года и его главной целью было включить цитологию в более широкий контекст биологической науки как способ объяснить явления живой природы. Тесный контакт ученого с профессором Эдвардом Уилсоном, чьи научные интересы лежали в сфере приложения законов квантовой механики к проблемам химии и физики, оказал огромное влияние на характер и направление работ зоологов Колумбийского университета.